JP2013039638A - Carrying method and robot - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、搬送方法、ロボット等に関する。 The present invention relates to a transfer method, a robot, and the like.
従来から、ワークを把持するハンドを有するロボットにおいて、ハンドにワークを把持させるときのハンドの制御に、視覚フィードバック制御が活用されている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, in a robot having a hand for gripping a workpiece, visual feedback control has been utilized for controlling the hand when the hand grips the workpiece (see, for example, Patent Document 1).
このような視覚フィードバック制御では、ロボットのハンドは、ワークを撮像部で撮像することによって得られる画像に表されるワークの姿勢に関連付けられた姿勢に制御される。これにより、ロボットのハンドの目標とする位置や姿勢を演算する手間を省略することができるので、ロボットの制御にかかる時間を短縮しやすくすることができる。
しかしながら、例えばベルトコンベヤーなどによって搬送されるワークでは、ロボットに対するワークの位置や姿勢が時間とともに変化するので、撮像部で撮像したときのワークの姿勢とハンドが把持する直前のワークの姿勢とが異なってしまうことがある。このような場合、撮像部で撮像された時点での姿勢とは異なる姿勢に変化したワークをハンド部が把持することになる。このような場合、ハンドがワークを把持した後に、ハンドに対するワークの位置や姿勢がずれたり、ハンドからワークが脱落したりすることがある。このようなことが発生すると、ワークを把持した後の作業が滞りやすい。
つまり、従来のロボットでは、ワークを把持した後の作業が滞りやすいという課題がある。
In such visual feedback control, the robot hand is controlled to a posture associated with the posture of the workpiece represented in an image obtained by imaging the workpiece with the imaging unit. As a result, it is possible to save the time and effort required to calculate the target position and orientation of the robot hand, so that it is possible to easily shorten the time required for controlling the robot.
However, for example, in a workpiece conveyed by a belt conveyor or the like, the position and posture of the workpiece with respect to the robot change with time, so the posture of the workpiece when captured by the imaging unit is different from the posture of the workpiece immediately before the hand is gripped. May end up. In such a case, the hand unit grips the workpiece that has changed to a posture different from the posture at the time when the image is picked up by the image pickup unit. In such a case, after the hand grips the work, the position and posture of the work with respect to the hand may be displaced, or the work may fall off the hand. When such a thing occurs, the work after gripping the workpiece tends to be delayed.
In other words, the conventional robot has a problem that the work after gripping the workpiece tends to be delayed.
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現され得る。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.
[適用例1]ワークを保持する保持部に前記ワークを保持させる保持ステップと、前記保持部に前記ワークを保持させた状態で前記保持部を駆動する駆動ステップと、前記駆動ステップで前記保持部を駆動したときの前記保持部の挙動を慣性センサーで検出した結果に基づいて、前記保持部による前記ワークの保持状態を認識する保持状態認識ステップと、前記保持状態認識ステップの後に、前記保持部を駆動して、前記保持部に保持されている前記ワークを搬送する搬送ステップと、を含み、前記搬送ステップでは、前記保持状態認識ステップにおいて認識された前記保持状態に応じて、前記ワークを搬送する搬送速度を制御する、ことを特徴とする搬送方法。 Application Example 1 A holding step for holding the workpiece in a holding portion for holding the workpiece, a driving step for driving the holding portion in a state where the workpiece is held in the holding portion, and the holding portion in the driving step A holding state recognition step for recognizing the holding state of the workpiece by the holding unit based on a result of detecting the behavior of the holding unit when the holding unit is driven, and after the holding state recognition step, the holding unit A conveying step of conveying the workpiece held by the holding unit, and in the conveying step, the workpiece is conveyed according to the holding state recognized in the holding state recognizing step. A conveyance method characterized by controlling a conveyance speed to be performed.
この適用例の搬送方法では、保持状態認識ステップにおいて、駆動ステップで保持部を駆動したときの保持部の挙動を慣性センサーで検出した結果に基づいて、保持部によるワークの保持状態を認識する。
ここで、例えば、ワークが不安定な状態で保持部に保持されている場合と、ワークが安定した状態で保持部に保持されている場合とでは、保持部を駆動したときの挙動が異なる。この搬送方法では、保持状態認識ステップにおいて、慣性センサーで保持部の挙動を検出した結果に基づいて、不安定な保持状態と安定した保持状態とを判別することができる。
そして、保持状態認識ステップで認識したワークの保持状態に応じて、搬送ステップにおけるワークの搬送速度を制御するので、ワークの保持状態に応じた搬送を行うことができる。例えば、ワークが不安定な状態で保持部に保持されている場合には、搬送過程において、ワークの保持部に対する位置や姿勢がずれたり、ワークが保持部から脱落したりすることを低く抑えやすくすることができる。
この結果、搬送ステップを含む搬送ステップ以後の作業を滞らせにくくすることができる。
In the conveyance method of this application example, in the holding state recognition step, the holding state of the workpiece by the holding unit is recognized based on the result of detecting the behavior of the holding unit when the holding unit is driven in the driving step by the inertia sensor.
Here, for example, the behavior when the holding unit is driven is different between the case where the workpiece is held by the holding unit in an unstable state and the case where the workpiece is held by the holding unit in a stable state. In this transport method, the unstable holding state and the stable holding state can be determined based on the result of detecting the behavior of the holding portion by the inertia sensor in the holding state recognition step.
And since the conveyance speed of the workpiece | work in a conveyance step is controlled according to the holding | maintenance state of the workpiece | work recognized at the holding | maintenance state recognition step, the conveyance according to the holding | maintenance state of a workpiece | work can be performed. For example, when the workpiece is held in the holding portion in an unstable state, it is easy to suppress the position and posture of the workpiece with respect to the holding portion during the conveyance process, and the workpiece from falling off the holding portion. can do.
As a result, the work after the transport step including the transport step can be made difficult to be delayed.
[適用例2]上記の搬送方法であって、前記保持状態認識ステップでは、前記保持部の駆動が停止したときの前記保持部の挙動を前記慣性センサーで検出した結果に基づいて、前記保持状態を認識する、ことを特徴とする搬送方法。 Application Example 2 In the transport method described above, in the holding state recognition step, the holding state is determined based on a result of detecting the behavior of the holding unit when the driving of the holding unit is stopped by the inertial sensor. Recognizing the transfer method.
この適用例では、保持部の駆動が停止したときの保持部の挙動を慣性センサーで検出するので、保持部の駆動が停止したときの保持部の挙動を検出することができる。これにより、保持部の挙動に基づいて、安定した保持状態と不安定な保持状態とを判別しやすくすることができる。 In this application example, since the behavior of the holding unit when the driving of the holding unit is stopped is detected by the inertial sensor, the behavior of the holding unit when the driving of the holding unit is stopped can be detected. Accordingly, it is possible to easily distinguish between a stable holding state and an unstable holding state based on the behavior of the holding unit.
[適用例3]上記の搬送方法であって、前記慣性センサーは、角速度を検出する角速度センサーであり、前記保持状態認識ステップでは、前記保持部の角速度を前記保持部の挙動として前記角速度センサーで検出する、ことを特徴とする搬送方法。 Application Example 3 In the transport method described above, the inertial sensor is an angular velocity sensor that detects an angular velocity, and in the holding state recognition step, the angular velocity sensor uses the angular velocity of the holding unit as the behavior of the holding unit. A conveying method characterized by detecting.
この適用例では、角速度センサーで保持部の角速度を検出することによって、保持部の挙動を検出することができる。そして、検出した角速度の結果に基づいて、保持部によるワークの保持状態を認識することができる。 In this application example, the behavior of the holding unit can be detected by detecting the angular velocity of the holding unit with an angular velocity sensor. And based on the result of the detected angular velocity, the holding | maintenance state of the workpiece | work by a holding | maintenance part can be recognized.
[適用例4]上記の搬送方法であって、前記駆動ステップでは、前記保持部を揺動させる揺動装置を駆動することによって、前記保持部を揺動させる、ことを特徴とする搬送方法。 Application Example 4 In the transport method described above, in the driving step, the holding unit is swung by driving a swinging device that swings the holding unit.
この適用例では、揺動装置を駆動することによって保持部を揺動させると、ワークに遠心力を作用させることができるので、不安定な状態で保持部に保持されているワークを保持部から脱落させやすくすることができる。このため、ワークが保持部から脱落するほどの不安定な保持状態のままで搬送ステップに移行することを避けやすくすることができる。 In this application example, when the holding unit is swung by driving the swinging device, a centrifugal force can be applied to the work, so that the work held by the holding unit in an unstable state is removed from the holding unit. It can be made easy to drop off. For this reason, it can be made easy to avoid moving to a conveyance step in the unstable holding state that the work falls off from the holding part.
[適用例5]上記の搬送方法であって、前記駆動ステップでは、少なくとも重力が作用する向きを含む向きに前記保持部を揺動させる、ことを特徴とする搬送方法。 Application Example 5 In the transport method described above, in the driving step, the holding unit is swung in a direction including at least a direction in which gravity acts.
この適用例では、ワークに作用する遠心力の中に、重力が作用する向きと同じ向きに作用する遠心力を含ませることができるので、ワークに遠心力と重力とを作用させることができる。これにより、不安定な状態で保持部に保持されているワークを保持部から一層脱落させやすくすることができる。 In this application example, the centrifugal force acting on the workpiece can include the centrifugal force acting in the same direction as the direction in which the gravity acts, so that the centrifugal force and the gravity can act on the workpiece. Thereby, the workpiece | work currently hold | maintained at the holding | maintenance part in the unstable state can be made still easier to drop from a holding | maintenance part.
[適用例6]ワークを保持する保持部と、前記保持部に設けられた慣性センサーと、前記保持部の駆動を制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記保持部に前記ワークを保持させ、前記保持部を駆動した場合の前記保持部の挙動を前記慣性センサーで検出し、前記慣性センサーが検出した結果に基づいて前記保持部による前記ワークの保持状態を認識し、前記保持状態に応じて前記ワークの搬送における搬送速度を制御する、ことを特徴とするロボット。 Application Example 6 A holding unit that holds a workpiece, an inertial sensor provided in the holding unit, and a control unit that controls driving of the holding unit, and the control unit includes Holding the workpiece, detecting the behavior of the holding unit when the holding unit is driven by the inertial sensor, recognizing the holding state of the workpiece by the holding unit based on the detection result of the inertial sensor, A robot characterized by controlling a conveyance speed in conveyance of the workpiece according to a holding state.
この適用例のロボットは、ワークを保持する保持部と、保持部に設けられた慣性センサーと、保持部の駆動を制御する制御部と、を有する。
制御部は、保持部にワークを保持させ、保持部を駆動した場合の保持部の挙動を慣性センサーで検出し、慣性センサーが検出した結果に基づいて保持部によるワークの保持状態を認識し、保持状態に応じてワークの搬送速度を制御する。
ここで、例えば、ワークが不安定な状態で保持部に保持されている場合と、ワークが安定した状態で保持部に保持されている場合とでは、保持部を駆動したときの挙動が異なる。このため、慣性センサーで保持部の挙動を検出した結果に基づいて、不安定な保持状態と安定した保持状態とを判別することができる。
制御部は、認識したワークの保持状態に応じて、ワークの搬送速度を制御する。これにより、ワークの保持状態に応じた搬送を行うことができる。例えば、ワークが不安定な状態で保持部に保持されている場合には、搬送過程において、ワークの保持部に対する位置や姿勢がずれたり、ワークが保持部から脱落したりすることを低く抑えやすくすることができる。
この結果、ワークの搬送を含む以後の作業を滞らせにくくすることができる。
The robot of this application example includes a holding unit that holds a workpiece, an inertial sensor provided in the holding unit, and a control unit that controls driving of the holding unit.
The control unit holds the workpiece in the holding unit, detects the behavior of the holding unit when the holding unit is driven, and recognizes the holding state of the workpiece by the holding unit based on the result detected by the inertia sensor, The workpiece conveyance speed is controlled according to the holding state.
Here, for example, the behavior when the holding unit is driven is different between the case where the workpiece is held by the holding unit in an unstable state and the case where the workpiece is held by the holding unit in a stable state. For this reason, an unstable holding state and a stable holding state can be distinguished based on the result of detecting the behavior of the holding portion with the inertial sensor.
The control unit controls the conveyance speed of the workpiece according to the recognized holding state of the workpiece. Thereby, the conveyance according to the holding | maintenance state of a workpiece | work can be performed. For example, when the workpiece is held in the holding portion in an unstable state, it is easy to suppress the position and posture of the workpiece with respect to the holding portion during the conveyance process, and the workpiece from falling off the holding portion. can do.
As a result, it is possible to make it difficult to delay the subsequent work including the conveyance of the work.
[適用例7]上記のロボットであって、前記保持部を揺動させる揺動装置を有し、前記制御部は、前記揺動装置に前記保持部を揺動させた場合の前記保持部の挙動を前記慣性センサーで検出し、前記慣性センサーが検出した結果に基づいて前記保持部による前記ワークの保持状態を認識し、前記保持状態に応じて前記ワークの搬送における搬送速度を制御する、ことを特徴とするロボット。 Application Example 7 In the robot described above, the robot includes a swinging device that swings the holding unit, and the control unit is configured to rotate the holding unit when the holding unit is swung by the swinging device. Detecting a behavior with the inertial sensor, recognizing a holding state of the workpiece by the holding unit based on a result detected by the inertial sensor, and controlling a conveyance speed in conveying the workpiece according to the holding state; Robot characterized by.
この適用例では、制御部が揺動装置に保持部を揺動させると、ワークに遠心力を作用させることができるので、不安定な状態で保持部に保持されているワークを保持部から脱落させやすくすることができる。このため、ワークが保持部から脱落するほどの不安定な保持状態のままでワークの搬送に移行することを避けやすくすることができる。 In this application example, when the control unit swings the holding unit on the swinging device, a centrifugal force can be applied to the workpiece, so that the workpiece held by the holding unit in an unstable state is dropped from the holding unit. It can be made easy. For this reason, it can be made easy to avoid shifting to the conveyance of the workpiece in an unstable holding state such that the workpiece is dropped from the holding portion.
[適用例8]上記のロボットであって、前記制御部は、少なくとも重力が作用する向きを含む向きに前記保持部を揺動させる、ことを特徴とするロボット。 Application Example 8 In the above robot, the control unit swings the holding unit in a direction including at least a direction in which gravity acts.
この適用例では、ワークに作用する遠心力の中に、重力が作用する向きと同じ向きに作用する遠心力を含ませることができるので、ワークに遠心力と重力とを作用させることができる。これにより、不安定な状態で保持部に保持されているワークを保持部から一層脱落させやすくすることができる。 In this application example, the centrifugal force acting on the workpiece can include the centrifugal force acting in the same direction as the direction in which the gravity acts, so that the centrifugal force and the gravity can act on the workpiece. Thereby, the workpiece | work currently hold | maintained at the holding | maintenance part in the unstable state can be made still easier to drop from a holding | maintenance part.
図面を参照しながら、実施形態について説明する。なお、各図面において、それぞれの構成を認識可能な程度の大きさにするために、構成や部材の縮尺が異なっていることがある。
実施形態におけるロボット1は、概略の構成を示す斜視図である図1(a)に示すように、基台3と、支持台5と、アーム装置7と、ハンド装置9と、撮像装置11と、を有する。
基台3は、X方向及びY方向によって規定されるXY平面に沿って延在している。なお、XY平面に直交する方向は、Z方向として定められる。
支持台5は、基台3に据えられている。支持台5は、アーム装置7を支持している。
アーム装置7は、第1アーム21と、第2アーム23と、を有している。
Embodiments will be described with reference to the drawings. In addition, in each drawing, in order to make each structure the size which can be recognized, the structure and the scale of a member may differ.
As shown in FIG. 1A, which is a perspective view showing a schematic configuration, the
The base 3 extends along the XY plane defined by the X direction and the Y direction. The direction orthogonal to the XY plane is defined as the Z direction.
The
The
第1アーム21は、ロボット1の正面図である図1(b)に示すように、一端側が関節部25を介して支持台5に支持されている。第1アーム21は、関節部25によって回転軸26を中心に回動可能に構成されている。
第1アーム21の他端側には、関節部27を介して第2アーム23の一端側が支持されている。第2アーム23は、関節部27によって回転軸29を中心に回動可能に構成されている。
なお、アーム装置7は、第1アーム21を回動させるための動力を発生させるモーター(図示せず)を有している。また、アーム装置7は、第2アーム23を回動させるための動力を発生させるモーター(図示せず)も有している。
第2アーム23の関節部27側とは反対側の他端側には、ハンド装置9が設けられている。
As shown in FIG. 1B, which is a front view of the
On the other end side of the
The
The
ハンド装置9は、図1(b)中のA部の拡大図である図2に示すように、昇降軸31と、昇降装置33と、揺動装置35と、回転装置37と、ハンド部39と、を有している。ハンド装置9は、昇降装置33を介して第2アーム23に支持されている。
昇降装置33は、昇降軸31をZ方向に沿って昇降させることができる。昇降装置33は、昇降軸31を昇降させるための動力を発生させる図示しない動力源を有している。動力源からの動力は、図示しない昇降機構を介して昇降軸31に伝達される。これにより、昇降軸31は、Z方向に沿って昇降することができる。なお、本実施形態では、昇降軸31を駆動するための動力源として図示しないモーターが採用されている。
昇降軸31のZ方向における下端側には、揺動装置35及び回転装置37を介してハンド部39が支持されている。
As shown in FIG. 2, which is an enlarged view of part A in FIG. And have. The
The elevating
A
ハンド部39は、一対の指部43を有している。一対の指部43は、互いに、近づいたり遠ざかったりすることが可能に構成されている。また、ハンド部39は、一対の指部43を駆動するための動力を発生させる動力源を有している。この動力源からの動力は、図示しない伝動機構を介して一対の指部43に伝達される。本実施形態では、一対の指部43を駆動するための動力源として図示しないモーターが採用されている。
これにより、ロボット1では、一対の指部43でワークWを挟持することができる。そして、ワークWを一対の指部43で挟持した状態でアーム装置7を駆動することによって、このワークWを搬送することができる。以下においては、一対の指部43がワークWを挟持するという動作を、ハンド部39がワークWを掴むと表現したり、ハンド部39がワークWを把持すると表現したりすることがある。
回転装置37は、ハンド部39と昇降軸31との間に介在しており、ハンド部39を図2に示す回転軸45を中心に回転させることができる。
The
Thereby, in the
The
揺動装置35は、回転装置37と昇降軸31との間に介在しており、関節部47を支点としてハンド部39を、図2中のR方向に揺動させることができる。この関節部47は、手首に例えられ得る。そして、ハンド部39は、手首としての関節部を支点として首振り動作(揺動)を行うことができる。
なお、揺動装置35は、ハンド部39を揺動させるための動力を発生させるモーター(図示せず)を有している。また、回転装置37は、ハンド部39を回転させるための動力を発生させるモーター(図示せず)を有している。
The
The
図2に示すように、ハンド部39には、慣性センサーの1つである角速度センサー51が設けられている。角速度センサー51は、関節部47を支点とするハンド部39の揺動(首振り動作)における角速度を検出する。角速度センサー51としては、例えば、回転型ジャイロスコープ、振動型ジャイロスコープ、ガス型ジャイロスコープ、リングレーザージャイロ等のジャイロスコープが採用され得る。本実施形態では、振動型ジャイロスコープに属する振動子型ジャイロスコープが採用されている。
撮像装置11は、基台3に設けられた支柱55と、支柱55に支持された梁部57とによって支持されている。撮像装置11は、アーム装置7やハンド装置9から独立して、すなわちアーム装置7やハンド装置9とは別個に設けられている。このため、撮像装置11の光軸の方向や位置は、アーム装置7やハンド装置9の動作によって変化しない。
撮像装置11は、撮像素子を有している。撮像装置11は、ハンド部39が掴むべきワークWを撮像する。ロボット1では、撮像装置11がワークWを撮像した結果に基づいて、ワークWの姿勢が認識される。なお、撮像素子としては、例えば、CCD(Charge Coupled Device)などの素子が採用され得る。
As shown in FIG. 2, the
The
The
ロボット1は、図3に示すように、上記の各構成の動作を制御する制御部61を有している。制御部61は、CPU(Central Processing Unit)63と、駆動制御部65と、メモリー部67と、を有している。駆動制御部65及びメモリー部67は、バス69を介してCPU63に接続されている。
また、ロボット1は、モーター71と、モーター73と、モーター75と、モーター77と、モーター79と、モーター81と、を有している。モーター71、モーター73、モーター75、モーター77、モーター79、及びモーター81は、それぞれ、入出力インターフェイス83とバス69とを介して制御部61に接続されている。
As shown in FIG. 3, the
The
モーター71は、第1アーム21を回動させるための動力を発生させる。
モーター73は、第2アーム23を回動させるための動力を発生させる。
モーター75は、昇降軸31を昇降させるための動力を発生させる。
モーター77は、揺動装置35を駆動するための動力を発生させる。モーター77からの動力によって、ハンド部39を揺動させることができる。
モーター79は、回転装置37を駆動するための動力を発生させる。モーター79からの動力によって、ハンド部39を回転させることができる。
モーター81は、一対の指部43を駆動するための動力を発生させる。
なお、撮像装置11及び角速度センサー51も、それぞれ、入出力インターフェイス83とバス69とを介して制御部61に接続されている。
The
The
The
The
The
The
The
CPU63は、プロセッサーとして各種の演算処理を行う。駆動制御部65は、各構成の駆動を制御する。メモリー部67は、RAM(Random Access Memory)や、ROM(Read Only Memory)などを含んでいる。メモリー部67には、ロボット1における動作の制御手順が記述されたプログラムソフト84を記憶する領域や、各種のデータを一時的に展開する領域であるデータ展開部85などが設定されている。データ展開部85に展開されるデータとしては、例えば、描画すべきパターンが示される記録データや、記録処理等のプログラムデータなどが挙げられる。
また、メモリー部67には、姿勢画像データ87を記憶する領域、ハンド姿勢情報89を記憶する領域も設けられている。姿勢画像データ87及びハンド姿勢情報89については、詳細を後述する。
駆動制御部65は、モーター制御部91と、撮像制御部93と、センサー制御部95と、を有している。
The CPU 63 performs various arithmetic processes as a processor. The drive control unit 65 controls driving of each component. The memory unit 67 includes a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), and the like. In the memory unit 67, an area for storing program software 84 in which a control procedure of the operation in the
The memory unit 67 is also provided with an area for storing posture image data 87 and an area for storing hand posture information 89. Details of the posture image data 87 and the hand posture information 89 will be described later.
The drive control unit 65 includes a motor control unit 91, an imaging control unit 93, and a sensor control unit 95.
モーター制御部91は、CPU63からの指令に基づいて、モーター71と、モーター73と、モーター75と、モーター77と、モーター79と、モーター81とを、個別に制御する。
撮像制御部93は、CPU63からの指令に基づいて、撮像装置11を制御する。
センサー制御部95は、CPU63からの指令に基づいて、角速度センサー51を制御する。
ここで、撮像制御部93は、CPU63からの指令に基づいて、撮像装置11にワークWを撮像させる。撮像装置11がワークWを撮像した撮像結果は、制御部61のCPU63に出力される。制御部61では、撮像装置11からの撮像結果に基づいて、ワークWの姿勢が認識される。
前述したように、メモリー部67には、姿勢画像データ87が記憶されている。姿勢画像データ87は、ワークWのあらゆる姿勢を示す複数の画像データで構成されている。姿勢画像データ87には、ワークWのあらゆる姿勢が、それぞれ画像データとして記されている。
The motor control unit 91 individually controls the
The imaging control unit 93 controls the
The sensor control unit 95 controls the
Here, the imaging control unit 93 causes the
As described above, the posture image data 87 is stored in the memory unit 67. The posture image data 87 is composed of a plurality of image data indicating all postures of the workpiece W. In the posture image data 87, every posture of the workpiece W is written as image data.
また、メモリー部67に記憶されているハンド姿勢情報89は、ワークWを掴むときにハンド部39がとるべき姿勢に関する情報である。ハンド姿勢情報89には、ワークWのあらゆる姿勢に対応して、ハンド部39がとるべき姿勢が記されている。つまり、ハンド姿勢情報89には、姿勢画像データ87のそれぞれに対して、ハンド部39がワークWを掴むときにとるべき姿勢に関する情報が対応付けられている。
そして、CPU63は、撮像装置11からの撮像結果を複数の姿勢画像データ87に照合し、複数の姿勢画像データ87の中から撮像結果に最も近似する姿勢画像データ87を抽出する。
The hand posture information 89 stored in the memory unit 67 is information regarding the posture that the
Then, the CPU 63 collates the imaging result from the
次いで、CPU63は、抽出した姿勢画像データ87に対応付けられたハンド姿勢情報89に基づいて、モーター制御部91に、モーター71、モーター73、モーター75、モーター77、及びモーター79に対する駆動指令を出力する。モーター制御部91は、CPU63からの指令に基づいて、モーター71、モーター73、モーター75、モーター77、及びモーター79の駆動を個別に制御する。これにより、ハンド部39の姿勢が制御される。この結果、ハンド部39は、ワークWを掴むときにとるべき姿勢に制御される。
Next, the CPU 63 outputs drive commands for the
そして、CPU63は、モーター制御部91に、モーター81に対する駆動指令を出力する。モーター制御部91は、CPU63からの指令に基づいて、モーター81の駆動を制御して、一対の指部43にワークWを挟持させる。
上記のように、ロボット1では、撮像装置11でのワークWの撮像結果に基づいて、この撮像結果に最も近似する姿勢画像データ87に対応付けられたハンド姿勢情報89に従って、ハンド部39の姿勢を制御するので、姿勢の制御にかかる演算処理を軽減することができる。この結果、ハンド部39によるワークWの把持動作にかかる時間を軽減することができる。
Then, the CPU 63 outputs a drive command for the
As described above, in the
ロボット1を活用してワークWを搬送する方法について説明する。
ここでは、コンベヤーによって輸送されるワークWをコンベヤーから別の場所に搬送する方法を例に説明する。
この搬送方法が適用され得る搬送システム10は、図4に示すように、ロボット1と、コンベヤー101と、フィーダー103と、コンベヤー105と、を有している。なお、図4では、構成をわかりやすく示すため、ロボット1の構成のうち揺動装置35、回転装置37、ハンド部39、及び撮像装置11が図示されている。
A method for conveying the workpiece W using the
Here, a method for conveying the workpiece W transported by the conveyor from the conveyor to another place will be described as an example.
As shown in FIG. 4, the
コンベヤー101は、互いに隙間をあけて並ぶ一対のローラー107a及びローラー107bと、一対のローラー107a及びローラー107bに架け渡された無端ベルト109と、を有している。コンベヤー101では、ローラー107bを駆動することによって無端ベルト109を回転駆動することができる。
フィーダー103は、コンベヤー101にワークWを供給する装置である。フィーダー103は、複数のワークWを収容することができる収容部111と、収容部111に収容されているワークWを1つずつ排出する排出口113と、を有している。排出口113から排出されたワークWは、コンベヤー101の無端ベルト109上に供給される。フィーダー103からコンベヤー101に供給されたワークWは、無端ベルト109上に載置される。この状態で、無端ベルト109を回転駆動することによって、無端ベルト109上のワークWを、ローラー107a及びローラー107bが並ぶ方向である輸送方向Dに沿って、ローラー107aからローラー107bに至る輸送経路で輸送することができる。
The
The
コンベヤー105は、コンベヤー101によるワークWの輸送方向Dにおいて、コンベヤー101の下流側に設けられている。コンベヤー105は、互いに隙間をあけて並ぶ一対のローラー117と、一対のローラー117に架け渡された無端ベルト119と、を有している。コンベヤー105では、ローラー117を駆動することによって無端ベルト119を回転駆動することができる。
コンベヤー105の無端ベルト119上には、コンベヤー101においてロボット1が掴めなかったワークWが供給される。無端ベルト119上に供給されたワークWは、フィーダー103の収容部111に戻される。つまり、コンベヤー101においてロボット1が掴めなかったワークWは、コンベヤー105を介してフィーダー103に回収される。
The
On the
コンベヤー101の輸送経路において、無端ベルト109上のワークWに対向する位置に撮像装置11が配置されている。
コンベヤー101の輸送経路において、撮像装置11が配置されている位置よりも下流側にハンド部39が位置している。
上記の構成を有する搬送システム10における搬送方法は、図5に示すように、撮像ステップS1と、姿勢制御ステップS2と、把持ステップS3と、保持力確認ステップS4と、保持状態認識ステップS5と、搬送ステップS6と、を有している。
撮像ステップS1において、撮像装置11は、コンベヤー101の輸送経路において、コンベヤー101によって輸送されるワークWを撮像する。前述したように、撮像装置11からの撮像結果に基づいて、無端ベルト109上のワークWの姿勢が認識される。
The
In the transport route of the
As shown in FIG. 5, the transport method in the
In the imaging step S <b> 1, the
そして、姿勢制御ステップS2において、認識されたワークWの姿勢に基づいて、ハンド部39は、無端ベルト109上のワークWを掴むときにとるべき姿勢に制御される。
次いで、把持ステップS3において、一対の指部43がワークWを挟持することによってワークWがハンド部39に把持される。
保持力確認ステップS4では、ハンド部39におけるワークWの保持力を確認する。このとき、ハンド部39におけるワークWの保持力が不十分である場合、このワークWに対する搬送を中止して、撮像ステップS1に戻る。
保持状態認識ステップS5では、ハンド部39におけるワークWの保持状態を認識する。
そして、搬送ステップS6では、認識された保持状態に応じてアーム装置7及びハンド装置9の駆動を制御することによって、この保持状態に応じた搬送速度でワークWをコンベヤー101とは別の場所に搬送する。
In the posture control step S <b> 2, the
Next, in the gripping step S <b> 3, the work W is gripped by the
In the holding force confirmation step S4, the holding force of the work W in the
In the holding state recognition step S5, the holding state of the workpiece W in the
In the transport step S6, by controlling the driving of the
本実施形態では、ハンド部39がワークWを把持した後(把持ステップS3の後)に、且つ、把持したワークWをコンベヤー101とは別の場所に搬送する前(搬送ステップS6の前)に、ハンド部39におけるワークWの保持力を確認する保持力確認ステップS4が実施される。
保持力確認ステップS4では、一対の指部43にワークWを挟持させたまま、ハンド部39を揺動させることによって、ハンド部39におけるワークWの保持力を確認する。
この保持力確認ステップS4では、まず、図3に示すCPU63が、モーター制御部91に、モーター77に対する駆動指令を出力する。モーター制御部91は、CPU63からの指令に基づいて、モーター77の駆動を制御する。この制御により、図6(a)に示すように、一対の指部43にワークWを挟持させたまま、関節部47を支点としてハンド部39を振り上げる。
In the present embodiment, after the
In the holding force confirmation step S4, the holding force of the workpiece W in the
In the holding force confirmation step S4, first, the CPU 63 shown in FIG. 3 outputs a drive command for the
次いで、CPU63は、モーター制御部91に、モーター77に対する反転駆動指令を出力する。モーター制御部91は、CPU63からの指令に基づいて、モーター77の駆動を制御(反転駆動)する。この反転駆動により、図6(b)に示すように、関節部47を支点としてハンド部39をコンベヤー101の無端ベルト109に向けて振りおろす。このとき、モーター制御部91は、ハンド部39が無端ベルト109に向かって振りおろされたタイミングで、モーター77の駆動を停止(制動)させる。
これにより、一対の指部43に不安定な状態で挟持されているワークWを、一対の指部43から脱落させることができる。このため、ハンド部39を振りおろす動作でワークWがハンド部39から脱落するほどの不安定な保持状態のままで、搬送ステップS6に移行することを避けることができる。この結果、搬送にかかる作業の効率を向上させやすくすることができる。
Next, the CPU 63 outputs a reverse drive command for the
Thereby, the workpiece W held in an unstable state between the pair of
保持力確認ステップS4において、モーター77を反転駆動するときに、ワークWに遠心力を作用させることが好ましい。これにより、不安定な状態でハンド部39に保持されているワークWをハンド部39から脱落させやすくすることができる。このとき、一対の指部43が並んでいる方向、すなわちワークWを挟持する方向とは交差する方向に遠心力を作用させることが好ましい。これにより、遠心力に反する力をワークWに作用させにくくすることができるので、ワークWをハンド部39から脱落させやすくすることができる。本実施形態では、図6に示す揺動によって、ワークWを挟持する方向とは交差する方向に遠心力を作用させることができる。
In the holding force confirmation step S4, it is preferable to apply a centrifugal force to the workpiece W when the
さらに、このとき、ワークWに作用させる遠心力に、重力が作用する向きに作用する遠心力を含ませることが好ましい。これにより、ワークWに遠心力と重力とを作用させることができる。この結果、不安定な状態でハンド部39に保持されているワークWをハンド部39から一層脱落させやすくすることができる。本実施形態では、図6に示す揺動によって、ワークWに遠心力と重力とを作用させることができる。
このとき、図6(b)に示すように、一対の指部43が並んでいる方向、すなわちワークWを挟持する方向とは交差する方向に重力を作用させることが好ましい。これにより、重力に反する力をワークWに作用させにくくすることができるので、ワークWをハンド部39から脱落させやすくすることができる。
上記の保持力確認ステップS4でワークWがハンド部39から脱落した場合には、撮像ステップS1に戻り、撮像ステップS1から処理を再開させる。なお、ハンド部39から脱落したワークWは、コンベヤー101の無端ベルト109上に落下してから、コンベヤー105を介してフィーダー103に回収される。
Further, at this time, it is preferable that the centrifugal force acting on the workpiece W includes the centrifugal force acting in the direction in which gravity acts. As a result, centrifugal force and gravity can be applied to the workpiece W. As a result, the workpiece W held by the
At this time, as shown in FIG. 6B, it is preferable to apply gravity in a direction intersecting the direction in which the pair of
When the workpiece W has dropped from the
保持力確認ステップS4でワークWがハンド部39から脱落しなかった場合には、保持状態認識ステップS5に移行する。
ここで、本実施形態では、保持力確認ステップS4において、角速度センサー51によってハンド部39の挙動が検出される。
ここで、挙動とは、等速運動、加減速運動、往復運動である振動など、直線あるいは非直線運動を問わない、環境に対する物体の相対的な運動を示す概念である。
CPU63は、モーター制御部91にモーター77に対する反転駆動指令を出力するときに、センサー制御部95に検出指令を出力する。センサー制御部95は、CPU63からの指令に基づいて、角速度センサー51に、角速度を検出させる。これにより、ハンド部39が無端ベルト109に向かって振りおろされたときのハンド部39の挙動が検出され得る。なお、このとき、少なくとも、ハンド部39が振りおろされたときのハンド部39の残留振動を含む挙動を検出することが好ましい。
When the work W has not dropped from the
Here, in the present embodiment, the behavior of the
Here, the behavior is a concept indicating the relative motion of the object with respect to the environment, regardless of linear motion or non-linear motion, such as constant velocity motion, acceleration / deceleration motion, and vibration that is reciprocal motion.
The CPU 63 outputs a detection command to the sensor control unit 95 when outputting a reverse drive command for the
ここで、ワークWが不安定な状態でハンド部39に保持されている場合と、ワークWが安定した状態でハンド部39に保持されている場合とでは、ハンド部39を駆動したときの挙動が異なる。
ワークWが安定した状態でハンド部39に保持されている場合、ハンド部39の角速度θvは、図7(a)に示すように、0度/secを中心に、t1の周期で減衰振動するという挙動を示す。
これに対し、ワークWが不安定な状態でハンド部39に保持されている場合、ハンド部39の角速度θvは、一例として、図7(b)に示すように、t1とは異なる周期t2で振動することがある。この他にも、ワークWが不安定な状態でハンド部39に保持されている場合のハンド部39の角速度θvの挙動としては、例えば、振動の振幅、減衰比や減衰率、減衰にかかる時間などが安定状態とは異なっていることがある。このような挙動の違いから不安定な保持状態と、安定した保持状態とを判別することができる。
Here, when the work W is held in the
When the workpiece W is held by the
On the other hand, when the workpiece W is held by the
つまり、本実施形態では、角速度センサー51でハンド部39の挙動を検出した結果から、不安定な保持状態と、安定した保持状態とを判別することができる。これにより、角速度センサー51でハンド部39の挙動を検出した結果に基づいて、ワークWの保持状態を認識することができる。
このようにして、保持状態認識ステップS5では、ワークWの保持状態を認識する。ワークWの保持状態は、CPU63によって認識される。
そして、CPU63は、保持状態認識ステップS5で認識したワークWの保持状態に応じて、搬送ステップS6におけるワークWの搬送速度を制御する。これにより、ワークWの保持状態に応じた搬送を行うことができる。
That is, in this embodiment, the unstable holding state and the stable holding state can be determined from the result of detecting the behavior of the
In this way, in the holding state recognition step S5, the holding state of the workpiece W is recognized. The holding state of the workpiece W is recognized by the CPU 63.
And CPU63 controls the conveyance speed of the workpiece | work W in conveyance step S6 according to the holding | maintenance state of the workpiece | work W recognized by holding | maintenance state recognition step S5. Thereby, the conveyance according to the holding | maintenance state of the workpiece | work W can be performed.
本実施形態では、ワークWが不安定な状態でハンド部39に保持されている場合には、CPU63は、その保持状態に応じてワークWの搬送速度を遅くする。これにより、搬送過程において、ワークWのハンド部39に対する位置や姿勢がずれたり、ワークWがハンド部39から脱落したりすることを低く抑えやすくすることができる。この結果、搬送ステップS6を含む搬送ステップS6以後の作業を滞らせにくくすることができるので、作業の効率を向上させやすくすることができる。
他方で、ワークWが安定した状態でハンド部39に保持されている場合には、CPU63は、その保持状態に応じてワークWの搬送速度を速くする。これにより、搬送にかかる時間を短くすることができる。この結果、搬送ステップS6にかかる時間を短縮しやすくすることができるので、作業の効率を向上させやすくすることができる。
In the present embodiment, when the workpiece W is held in the
On the other hand, when the workpiece W is held by the
本実施形態において、ハンド部39が保持部に対応し、一対の指部43が一対の挟持部に対応し、把持ステップS3が保持ステップに対応し、保持力確認ステップS4が駆動ステップに対応している。
なお、本実施形態では、保持力確認ステップS4において、ハンド部39におけるワークWの保持力を確認するために実施するハンド部39の駆動として、ハンド部39を揺動させることが採用されている。しかしながら、ハンド部39の駆動方法は、これに限定されない。ハンド部39の駆動方法としては、回転装置37によるハンド部39の回転駆動や、昇降装置33によるハンド部39の昇降駆動、第2アーム23によるハンド部39の揺動、第1アーム21によるハンド部39の揺動も採用され得る。
さらに、ハンド部39の駆動方法としては、揺動装置35による揺動、回転装置37による回転駆動、昇降装置33による昇降駆動、第2アーム23による揺動、及び第1アーム21による揺動のうちの2つ以上を組み合わせた駆動も採用され得る。
また、本実施形態では、スカラー型ロボットが例示されているが、ロボット1の形式はこれに限定されず、6軸ロボットなどの種々の形式が採用され得る。
In the present embodiment, the
In the present embodiment, in the holding force confirmation step S4, it is adopted that the
Further, as a driving method of the
In this embodiment, a scalar type robot is exemplified, but the type of the
1…ロボット、7…アーム装置、9…ハンド装置、10…搬送システム、11…撮像装置、21…第1アーム、23…第2アーム、25…関節部、27…関節部、31…昇降軸、33…昇降装置、35…揺動装置、37…回転装置、39…ハンド部、43…指部、47…関節部、51…角速度センサー、61…制御部、63…CPU、65…駆動制御部、67…メモリー部、71…モーター、73…モーター、75…モーター、77…モーター、79…モーター、81…モーター、87…姿勢画像データ、89…ハンド姿勢情報、91…モーター制御部、93…撮像制御部、95…センサー制御部、101…コンベヤー、103…フィーダー、105…コンベヤー、W…ワーク。
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記保持部に前記ワークを保持させた状態で前記保持部を駆動する駆動ステップと、
前記駆動ステップで前記保持部を駆動したときの前記保持部の挙動を慣性センサーで検出した結果に基づいて、前記保持部による前記ワークの保持状態を認識する保持状態認識ステップと、
前記保持状態認識ステップの後に、前記保持部を駆動して、前記保持部に保持されている前記ワークを搬送する搬送ステップと、を含み、
前記搬送ステップでは、前記保持状態認識ステップにおいて認識された前記保持状態に応じて、前記ワークを搬送する搬送速度を制御する、
ことを特徴とする搬送方法。 A holding step for holding the workpiece in a holding unit for holding the workpiece;
A driving step for driving the holding unit in a state where the workpiece is held by the holding unit;
A holding state recognition step for recognizing a holding state of the workpiece by the holding unit, based on a result of detecting an action of the holding unit by the inertial sensor when the holding unit is driven in the driving step;
After the holding state recognition step, driving the holding unit to transfer the work held by the holding unit, and
In the transport step, a transport speed for transporting the workpiece is controlled according to the holding state recognized in the holding state recognition step.
The conveyance method characterized by the above-mentioned.
ことを特徴とする請求項1に記載の搬送方法。 In the holding state recognition step, the holding state is recognized based on a result of detecting the behavior of the holding unit when the driving of the holding unit is stopped by the inertial sensor.
The conveying method according to claim 1.
前記保持状態認識ステップでは、前記保持部の角速度を前記保持部の挙動として前記角速度センサーで検出する、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の搬送方法。 The inertial sensor is an angular velocity sensor that detects angular velocity,
In the holding state recognition step, the angular velocity sensor detects the angular velocity of the holding portion as the behavior of the holding portion,
The conveying method according to claim 1 or 2, wherein
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の搬送方法。 In the driving step, the holding unit is swung by driving a swinging device that swings the holding unit.
The conveyance method according to any one of claims 1 to 3, wherein
ことを特徴とする請求項4に記載の搬送方法。 In the driving step, the holding part is swung in a direction including at least a direction in which gravity acts,
The conveying method according to claim 4.
前記保持部に設けられた慣性センサーと、
前記保持部の駆動を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、前記保持部に前記ワークを保持させ、前記保持部を駆動した場合の前記保持部の挙動を前記慣性センサーで検出し、前記慣性センサーが検出した結果に基づいて前記保持部による前記ワークの保持状態を認識し、前記保持状態に応じて前記ワークの搬送における搬送速度を制御する、
ことを特徴とするロボット。 A holding unit for holding the workpiece;
An inertial sensor provided in the holding part;
A control unit for controlling the driving of the holding unit,
The control unit causes the holding unit to hold the workpiece, detects the behavior of the holding unit when the holding unit is driven, and detects the behavior of the holding unit based on the detection result of the inertia sensor. Recognizing the holding state of the workpiece, and controlling the conveyance speed in conveying the workpiece according to the holding state;
A robot characterized by that.
前記制御部は、前記揺動装置に前記保持部を揺動させた場合の前記保持部の挙動を前記慣性センサーで検出し、前記慣性センサーが検出した結果に基づいて前記保持部による前記ワークの保持状態を認識し、前記保持状態に応じて前記ワークの搬送における搬送速度を制御する、
ことを特徴とする請求項6に記載のロボット。 A rocking device for rocking the holding portion;
The control unit detects a behavior of the holding unit when the holding unit is swung by the swinging device by the inertia sensor, and based on a result detected by the inertia sensor, the control unit detects the behavior of the work by the holding unit. Recognizing the holding state and controlling the transfer speed in transferring the workpiece according to the holding state;
The robot according to claim 6.
ことを特徴とする請求項7に記載のロボット。 The control unit swings the holding unit in a direction including at least a direction in which gravity acts.
The robot according to claim 7.
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